Unbuffered low-level IO and Buffered high-level IO

 

Unbuffered low-level IO and Buffered high-level IO

1，概述

Unix提供的函数如read，write等都属于Unbuffered IO函数。

Standard IO提供的函数如fread，fwrite都属于Buffered IO函数。Standard IO的底层都是调用read，write来实现的。

2，Unbuffered

Unbuffered意味着每次调用read，write都引起内核的一个系统调用，将对文件进行实际的读写。

3，Buffered

Buffer为了最少次数的调用read，write函数，从而提升性能。

Stream

Buffering type

Stderr

Always unbufferer

Streams referring to a

Terminal (interactive) device

Line Bufferer

All other streams

Full Buffer

4，例子

[1] 父进程发送消息给子进程，子进程读取消息后返回，父进程等待子进程结束

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <sys/wait.h>

 

int main() {

pid_t pid ;

int fd[2] ;

int rtn ;

 

pipe( fd ) ;

pid = fork() ;

if ( pid == 0 ) { // child

              close ( fd[1] ) ;

              char info[56]= { 0 } ;

              dup2( fd[0] , STDIN_FILENO ) ;

              //read( fd[0] , info , 56 ) ;

              read( STDIN_FILENO , info , 56 ) ; ß读取父进程发送的信息

              printf("child from parent: %s/n" , info);

              close ( fd[0] ) ;

             

              return 0 ;

} else { // parent

              char * pstr = "parent send to child : " ;

             

close( fd[0] ) ;

              dup2( fd[1] , STDOUT_FILENO ) ;

              printf("%s" ,pstr ); ß如果没有fflush调用的话，child将在read处阻塞

              fflush( stdout ) ;    ß因为是fully buffered

              /* 管道中一个进程的输出，作为下一个进程的输入，大概就是使用这种方式 */

              //write( fd[1] , pstr , strlen("parent: send to child/n") ) ;

              //write( STDOUT_FILENO , pstr , strlen("parent: send to child/n") ) ;

              // 如果使用以上任意一种的话，将没有阻塞现象，因为是unbuffered的

 

              waitpid( pid , &rtn , 0) ; ß等待child结束

              close ( fd[1] ) ;

}

 

return 0 ;

}

 

[2]

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <sys/wait.h>

 

int     glob = 6 ;      

char    buf[] = "a write to stdout/n";

 

int main(void) {

    pid_t     pid;

    int       var = 88 ;

    // write是unbuffered

    write(STDOUT_FILENO, buf, sizeof(buf)-1) ;

    printf("before fork/n");    ß line buffered，如果和interactive terminal连接的话

                             ß否则就是fully buffered

 

    if ((pid = fork()) < 0) {

        printf("fork error");

        return (-1) ;

    } else if (pid == 0) { // child

        glob++;

        var++;

    } else { // parent

        sleep(2);

    }

 

    printf("pid = %d, glob = %d, var = %d/n", getpid(), glob, var);

    return (0);

}

程序的运行结果为：

$ ./a.out

a write to stdout

before fork

pid = 430, glob = 7, var = 89

pid = 429, glob = 6, var = 88

$ ./a.out > temp.out

$ cat temp.out

a write to stdout

before fork

pid = 432, glob = 7, var = 89

before fork

pid = 431, glob = 6, var = 88

解释一下：

[1] write是unbuffered，所以在执行fork时，已经输出到stdout中了。

[2] 直接执行时，stdout和interactive terminal相连接，所以是line buffered。Printf执行后，就被输出到stdout中了。因为字符串以换行符结束。

[3] 输出重定向执行时，stdout被重定向为文件temp.out。所以是fully buffered。Printf执行后，并没有输出到stdout中。后面执行了fork，输出缓冲区也被拷贝到了child中。在parent，child中，再执行printf时，实际是向输出缓冲区追加内容。当parent或child结束时，输出缓冲区的内容被flush。

 

由于这些问题很subtle，所以我们要特别注意这方面的问题。